红壤中丛枝菌根真菌对污泥态铜生物有效性的影响

*国家重点基础研究发展规划项目(G1999011806)和中国科学院南京土壤研究所土壤圈物质循环联合开放实验室项目(2992803)资助­通讯作者收稿日期:2002-03-14;收到修改稿日期:2003-07-07红壤中丛枝菌根真菌对污泥态铜生物有效性的影响*廖继佩林先贵­曹志洪(中国科学院南京土壤研究所,南京210008)摘要以玉米为宿主植物,研究了不同污泥量(0、1%、4%)施入红壤后接种丛枝菌根真菌Acaulosporalaevis、Glomuscaledonium和Glomusmanihotis对菌根侵染率、孢子密度、玉米生长和铜生物有效性的影响。结果表明,施用1%的污泥可增加接种A1laevis的菌根侵染率和孢子密度,其玉米地上部和地下部生物量也有显著增加,而不接种(含土著菌根真菌)、接种G1caledonium和G1manihotis的菌根侵染率、孢子密度、玉米地上部和地下部生物量却有显著下降(p<0105)。施用1%的污泥时接种A1laevis降低了玉米地上部铜浓度,而接种G1caledonium和G1manihotis却增加了玉米地上部铜浓度,另外,接种处理增加玉米根部对铜的吸收总量。不同的菌根真菌对重金属的耐受力是不同的,只有施入一定的污泥量即在一定污染程度下才能发挥菌根真菌A1laevis对污染土壤的修复作用。关键词丛枝菌根真菌,污泥,红壤,铜,生物有效性中图分类号S15413污泥是污水处理的产物,是一种含水量高、易腐败、有恶臭、呈黑色或黑褐色的流体状或饼状物质,既含大量有机质和氮、磷等植物营养元素,同时又含有各种重金属、有机污染物和病原微生物。污泥农用已经为人们广泛采纳,这不仅是一种廉价的处理方式,而且可提高土壤的物理性质和营养状况[1]。红壤是我国亚热带地区的重要土壤资源。长期以来我国红壤区的低丘岗地由于不合理的开发利用,导致水土流失,土壤肥力下降,以及生物多样性的衰减,这为污泥农用于红壤提供了广阔的空间。由于重金属不能化学降解以及移动性差,同时植物对它们吸收量较少,所以污泥中所含的大量重金属将在土壤中长期存在。红壤的缓冲性能较弱,再加之红壤是一种酸性土壤,从而使得其中有毒物质的毒性较高。如江西铜矿和冶炼厂周围土壤和饲料中的Cu、Zn、Mo和Cd的含量均较高,农田土壤含铜量最高达3755mgkg-1,饲料含铜量最高达1573mgkg-1,从而导致该地区的营养状况和繁殖力均较低,而居民的癌症(特别是肝癌)发病率很高[2]。因此对该地区的红壤进行重金属生态环境效应的研究具有十分重要的意义。丛枝菌根真菌可与许多农作物和花卉作物的根系共生形成菌根,当土壤中P、Zn和Cu含量低时这种共生体可促进菌根植物对这些元素的吸收。Boyle和Paul[3]曾报道,城市工业污泥处理的土壤中锌浓度与大麦菌根侵染率呈负相关。然而,Arnold和Kapustka[4]通过田间和盆栽试验发现,施用含重金属的污泥对丛枝菌根的发育没有影响。Weissenhorn等[5]认为土著菌根真菌对高量重金属的耐受力比对高量磷要强,从而可能是其它因素(如P)而不是重金属影响着菌根侵染率。由此可见,污泥施入土壤后重金属对菌根侵染率的影响并不是一致的。Dueck等[6]发现,泡囊丛枝菌根真菌(VAMF)侵染减轻锌对宿主的毒害,从而促进植物的生长和减少重金属进入食物链。但是也有人报道WAMF可增加重金属对菌根植物的毒害[7]。这主要是因为不同研究者所用的宿主植物、污泥仔所含的重金属种类和数量、菌根真菌第40卷第6期土壤学报Vol140,No162003年11月ACTAPEDOLOGICASINICANov.,2003以及土壤类型等试验条件差异所致。为了将菌根真菌应用于植物修复,本试验以玉米为供试植物,通过施不同的污泥量于红壤中来研究三种丛枝菌根真菌的效应,以选出优良的丛枝菌根真菌进行重金属污染土壤的植物修复。1材料与方法所用土壤(红壤表土)采自江西鹰潭中国科学院红壤生态实验站,并经风干,过2mm筛。按01087gkg-1和0133gkg-1的量分别施入尿素和过磷酸钙。供试土壤的理化性状见表1。表1供试土壤的理化性质Table1Somephysicalandchemicalpropertiesofthesoiltested有机质O1M1(gkg-1)碱解氮Alk-hydro1N(mgkg-1)有效磷Olsen-P(mgkg-1)速效钾NH4OAcextractableK(mgkg-1)ZnCuHF-HClO4digestion(mgkg-1)9135019017431401350144所用污泥采自苏州污泥厂,黑色,呈流体状。先将此污泥风干,初步粉碎后用粉碎机磨碎,过20目,混匀备用。所含的重金属主要为铜,其含量为1042016mgkg-1,镉、锌、铅和铬的